2021高中物理一輪復(fù)習(xí)專題(優(yōu))（10 磁場(chǎng)）10 帶電粒子在交變磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) - 副本

【帶電粒子在交變磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)】1、如圖甲所示，ABCD是一長方形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙規(guī)律變化，取垂直紙面向外為磁場(chǎng)的正方向，圖中AB=3AD=3L，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以速度v0在t=0時(shí)從A點(diǎn)沿ABA．若粒子經(jīng)時(shí)間t=12T0B．若粒子經(jīng)時(shí)間t=32T0C．若要使粒子恰能沿DC方向通過C點(diǎn)，則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小BD．若要使粒子恰能沿DC方向通過C點(diǎn)，磁場(chǎng)變化的周期T【來源】【全國百強(qiáng)?！窟|寧省沈陽市東北育才學(xué)校2018-2019學(xué)年高二上學(xué)期第二次月考物理試題【答案】AD【解析】A．若粒子經(jīng)時(shí)間t=12TR=L根據(jù)qv解得磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B選項(xiàng)A正確；B．若粒子經(jīng)時(shí)間t=32T0恰好垂直打在CD上，粒子的軌跡必定為3

由幾何關(guān)系得，運(yùn)動(dòng)半徑為r=L運(yùn)動(dòng)中的加速度為

a=選項(xiàng)B錯(cuò)誤；CD．若要使粒子恰能沿DC方向通過C點(diǎn)，粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間必定為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期的整數(shù)倍，如圖；根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可得，軌道半徑滿足2L=2nr′即r'

=Ln(n=1、2由洛倫茲力提供向心力得q得B0＝2mv0qL(n=0、1粒子圓周運(yùn)動(dòng)周期為T=1磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期T0=T得T0=

2πL3nv0

(n=0、1、2選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；故選AD.2、如圖甲所示，在坐標(biāo)系xOy的第一象限內(nèi)存在圖乙所示的交變磁場(chǎng)(取垂直紙面向外為正)，OD與x軸正方向的夾角為α，α＝37°，P(4L,3L)是OD上一點(diǎn)．t＝0時(shí)刻，一質(zhì)量為m、所帶電荷量為q的帶正電粒子從P點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過一定的整周期(交變磁場(chǎng)變化的周期)后粒子恰好能經(jīng)過原點(diǎn)O，已知粒子的重力不計(jì)，sin37°＝0.6，求：(1)粒子的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)滿足的條件．(2)交變磁場(chǎng)變化的周期T.【來源】廣西欽州市欽州港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)中學(xué)2017屆高三一輪復(fù)習(xí)8.3帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)同步物理試題【答案】(1)v=25B0qL16nm【解析】（1）粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖；根據(jù)qvB0=mv2r；由圖可知：2n×2rcos解得v=25B0qL16nm(（2）粒子運(yùn)動(dòng)的周期：T=2πmqB，則磁場(chǎng)變化的周期：3、如圖甲所示，在平行虛線MN、PQ間有垂直于紙面的交變磁場(chǎng)，兩虛線間的距離為d，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，磁場(chǎng)變化的周期為T.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子在虛線MN上的A點(diǎn)以垂直于MN向右射入兩虛線間，若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0A．粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期也為TB．粒子在t=T8時(shí)刻射入，粒子會(huì)從虛線MNC．要使粒子在兩虛線間能做一個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng)，粒子的速度最大可以為4πdD．要使粒子在兩虛線間能做兩個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng)，粒子的速度最大可以為8πd【來源】安徽省定遠(yuǎn)縣育才學(xué)校2019屆高三下學(xué)期第二次模擬考試物理試題【答案】CD【解析】A．粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．粒子在t=T/8時(shí)刻射入，在T/8-T/4時(shí)間粒子會(huì)沿直線向右運(yùn)動(dòng)；在T/4-T/2時(shí)間內(nèi)做一個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng)回到虛線上；在T/2-3T/4時(shí)間粒子又沿直線向右運(yùn)動(dòng)，不會(huì)從虛線MN射出，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．要使粒子在兩虛線間能做一個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng)，粒子的半徑為r=12v=選項(xiàng)C正確；D．要使粒子在兩虛線間能做兩個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng)，則粒子在兩虛線間的運(yùn)動(dòng)滿足2v其中2πr=v?v=選項(xiàng)D正確；故選CD.4、如圖甲所示，M、N為豎直放置彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個(gè)小孔O、O′正對(duì)，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化如圖乙所示，設(shè)垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?。有一群正離子在t=0時(shí)垂直于M板從小孔O射入磁場(chǎng)。已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q，正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響。求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大??；（2）要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場(chǎng)，正離子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0的可能值。【來源】湖南省邵東縣第一中學(xué)2019-2020學(xué)年高二（上）第一次月考物理試題【答案】（1），（2）(n=1，2，3…)。【解析】(1)正離子射入磁場(chǎng)，由洛倫茲力提供向心力，即：qv0B0=m做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期：T0=2πr聯(lián)立兩式得磁感應(yīng)強(qiáng)度：B0=；(2)要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場(chǎng)，兩板之間正離子只運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期即T0時(shí)，v0的方向應(yīng)如圖所示，有：r=d當(dāng)在兩板之間正離子共運(yùn)動(dòng)n個(gè)周期，即nT0時(shí)，有r=(n=1，2，3…)聯(lián)立方程求解，得正離子的速度的可能值為：v0=B0qrm=(n=1，25、真空中有如圖所示的周期性交變磁場(chǎng)，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直紙面向里為正方向，B0=1T，t0=π×l0-5s，k為正整數(shù)。某直角坐標(biāo)系原點(diǎn)O處有一粒子源，在t=0時(shí)刻沿x軸正方向發(fā)射速度為v0=103m/s的正點(diǎn)電荷，比荷qm=1×l06C/kg(1)若k=1，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和粒子第3次（從O點(diǎn)出發(fā)記為第1次）經(jīng)過y軸時(shí)的時(shí)刻；(2)若k=2，求粒子在運(yùn)動(dòng)過程中與y軸交點(diǎn)坐標(biāo)的最大值和最小值；(3)若t0=π2×10-5s，則k取何值時(shí)，粒子可做周期性循環(huán)運(yùn)動(dòng)回到出發(fā)點(diǎn)？并求出循環(huán)周期的最小值Tmin和相應(yīng)的【來源】2020屆江蘇省南京市、鹽城市高三下學(xué)期第二次模擬考試物理試題【答案】(1)0.001m；t=2π×10-5s；(2)ymmax；ymmin；(3)當(dāng)k取非【解析】(1)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由BqT=解得r=T=當(dāng)k=1時(shí)，因?yàn)閠0=T2，粒子第3(2)當(dāng)k=2時(shí)，2t0=T，粒子一個(gè)循環(huán)周期中運(yùn)動(dòng)分別為半圓→整圓→與y軸交點(diǎn)坐標(biāo)的最大值為ym與y軸交點(diǎn)坐標(biāo)的最小值為ym(3)因?yàn)閠0=T4，所以粒子先做如圖可見k=1、2、3、4時(shí)可能的分段情況．①k=1，粒子做14圓弧交替運(yùn)動(dòng)，向右上45°②k=2，粒子做14圓弧與24圓弧交替運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過4③k=3，粒子做14圓弧與34圓弧交替運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過2④k=4，粒子做14圓弧與44圓弧交替運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過4當(dāng)k>4時(shí)，運(yùn)動(dòng)過程相似，每個(gè)周期中均增加（正整數(shù)）個(gè)圓周，能循環(huán)的運(yùn)動(dòng)其循環(huán)周期均延長．綜上可得：(1)當(dāng)k取非4q+1(q=0,1,2,??(2)當(dāng)k=3時(shí)，最小循環(huán)周期為T36、如圖甲所示，空間中有一半徑為2r，邊界處由特殊絕緣材料制成圓筒，粒子打到邊界會(huì)被筒壁反彈（反射后粒子動(dòng)能不變，其反射規(guī)律類似于光的鏡面反射規(guī)律）。筒內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其大小隨時(shí)間呈周期變化（如圖乙所示），周期為T（未知）。以圓心O為原點(diǎn)建立坐標(biāo)軸，O處有一質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子，在t=0時(shí)刻以速度v0沿向y軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)，經(jīng)t=0.4T恰能第一次返回O點(diǎn)。已知B0=m(1)通過計(jì)算，試畫出粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)至第一次返回O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡；(2)磁場(chǎng)變化的周期T；(3)粒子經(jīng)過M（-r，0）點(diǎn)可能的時(shí)刻t。【來源】浙江省麗水市2018-2019學(xué)年高二（上）期末教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控物理試題【答案】(1)；(2)T=10πr3v0；(3)t=(10n+53)πrv0或t=(10n+【解析】令粒子在中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為R，則(1)洛倫茲力提供向心力qvB=得R=經(jīng)分析，軌跡如圖1所示(2)令粒子在中的運(yùn)動(dòng)周期為T0，則T由(1